JeanPS
Erfahrener Benutzer
mmh.... hab mal ein experimentelles thema gewählt - schreibt mir, was ihr davon haltet (wobei ich mir schon fast sicher bin, dass dieser blog für die meisten uninteressant sein wird)!!
Wenn ausreichend beschwerden eingehen, werde ich mit solchen blogs aufhören! (°~°)'
Will nur mal sehen, wie andere drauf reagieren - notfalls mach ich von der ""löschen"-Funktion für den kompletten Blog gebrauch....
Doppelkontaktverfahren (Schwefelsäure)
Stufe 1: Darstellung des SO2 / Luft - Gemisches
Das Gasgemisch hauptsächlich wird bei der Verbrennung von bei 150°C verflüssigtem Schwefel (S8) produziert. Der durch Rotationszerstäuber, Zweistoffbrenner oder Druckzerstäuber fein verteilte Schwefel wird in Brennkammern mit trockener Luft umgesetzt. Zudem kann SO2 auch durch abrösten von Sulfiden wie Pyrit, Glanzen, Kiesen oder Blenden bei 700-900°C im Etagen-Drehrohr- oder Wirbelschicht-Ofen hergestellt werden. Daneben gibt es noch viele weitere Möglichkeiten, SO2 herzustellen.
Stufe 2: Reinigung des SO2 / Luft ? Gemisches
Bei der Verbrennung von reinem Schwefel entfällt dieser Schritt, da eine Gasreinigung nicht notwendig ist, weil keine Nebenprodukte entstehen. In allen anderen Fällen ist dies notwendig, da Verunreinigungen die Oberfläche der
Katalysatormasse mechanisch belegen, oder den Katalysator chemisch "vergiften". Dadurch kann dessen Wirkung herabgesetzt / gelähmt werden. Stäube lassen sich durch Elektro-Filtration oder Zyklone aus dem Gas entfernen. Kontaktgifte werden entfernt, indem das entstaubte Gas von 400°C auf 60°C gekühlt und nochmals
gereinigt werden.
Stufe 3: Umsatz des SO2 / Luft ? Gemisches am Kontakt
Das SO2 / Luft ? Gemisch setzt sich am Kontaktkessel exotherm zu SO3 um. Um das chemische Gleichgewicht auf die Seite der Produkte zu verschieben, setzt man ein
Schwefeldioxid/Sauerstoff-Gemisch im Verhältnis 1:2 (Luft/SO2 = 7:1), eine Temperatur von 400°C und Vanadium(V)-Oxid als Katalysator ein. Die Aufrechterhaltung der Temperatur durch Kühlung ist wichtig, da die Reaktion
exotherm ist und eine Temperaturerhöhung das chemische Gleichgewicht auf die Seite der Edukte verschiebt, eine sinkende Temperatur die Reaktions-Geschwindigkeit
senken würde. Bei neueren Reaktoren (Horden-Kontaktöfen) ist die Katalysator-Masse schichtweise übereinander auf Rosten (Horden) angeordnet. Neuere Anlagen besitzen 4 Kontakt-Schichten mit dazwischen geschalteten Kühlzonen. So erhält man Ausbeuten von bis zu 98%. Nach den ersten drei Horden werden die Reaktionsgase (nach dem
auswaschen des SO3-Gases mit konz. H2SO4) durch die vierte Katalysatorschicht gegeben (Doppelkontakt). Dadurch erhält man bis zu 99,5% Ausbeute an SO3 und leistet einen Beitrag zur Luft-Reinhaltung.
Haber-Bosch-Verfahren (Ammoniak)
Beim Haber-Bosch-Verfahren ist der Stahlreaktor mit Kohlenstofffreiem Weicheisen ausgekleidet, damit der Wasserstoff nicht mit dem Kohlenstoff im Reaktor-Stahl reagiert und der Reaktor undicht wird.
Als Katalysator dient ein Gemisch aus Eisen(II)- und Eisen(III)-Oxid, dem zur Aktivierung Kalium- und Calcium- und Aluminium(III)oxid zugesetzt werden. Der eigentliche Katalysator a-Eisen bildet sich durch Reduktion des Eisenoxids mit Wasserstoff bei 400°C. Aluminium(III)oxid stabilisiert die Oberflächestruktur und verhindert das Sintern des Eisens, Kaliumoxid erhöht selektiv die katalytische Aktivität.
Arbeitsdruck: 200 bar Der Geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist die Chemiesorption von Stickstoff
An der Eisenoberfläche. Dieses reagiert mit Wasserstoff zu Ammoniak und wird desorbiert.
Energieaufwand ohne Katalysator: 400 kJ/mol
Energieaufwand mit Katalysator: 100 kJ/mol
Der für die Synthese benötigte Wasserstoff und Sauerstoff kann aus flüssiger Luft rektifiziert werden.
Der Stickstoff kann zudem auch durch Umsetzung von Luft mit Koks erzeugt werden.
4N2 + O2 + 2C => 2CO + 4N2 ?H = -221 kJ/mol
Wasserstoff kann durch stark elektropositive Metalle in Wasser erzeugt werden.
2Na + H2O => 2NaOH + H2
C + H2O => CO + H2 Wasserdampfreduktion mit Koks
(Promotoren: Verstärker des Katalysators
a-Eisen: Strukturform von elementarem Eisen)
Wenn ausreichend beschwerden eingehen, werde ich mit solchen blogs aufhören! (°~°)'
Will nur mal sehen, wie andere drauf reagieren - notfalls mach ich von der ""löschen"-Funktion für den kompletten Blog gebrauch....
Doppelkontaktverfahren (Schwefelsäure)
Stufe 1: Darstellung des SO2 / Luft - Gemisches
Das Gasgemisch hauptsächlich wird bei der Verbrennung von bei 150°C verflüssigtem Schwefel (S8) produziert. Der durch Rotationszerstäuber, Zweistoffbrenner oder Druckzerstäuber fein verteilte Schwefel wird in Brennkammern mit trockener Luft umgesetzt. Zudem kann SO2 auch durch abrösten von Sulfiden wie Pyrit, Glanzen, Kiesen oder Blenden bei 700-900°C im Etagen-Drehrohr- oder Wirbelschicht-Ofen hergestellt werden. Daneben gibt es noch viele weitere Möglichkeiten, SO2 herzustellen.
Stufe 2: Reinigung des SO2 / Luft ? Gemisches
Bei der Verbrennung von reinem Schwefel entfällt dieser Schritt, da eine Gasreinigung nicht notwendig ist, weil keine Nebenprodukte entstehen. In allen anderen Fällen ist dies notwendig, da Verunreinigungen die Oberfläche der
Katalysatormasse mechanisch belegen, oder den Katalysator chemisch "vergiften". Dadurch kann dessen Wirkung herabgesetzt / gelähmt werden. Stäube lassen sich durch Elektro-Filtration oder Zyklone aus dem Gas entfernen. Kontaktgifte werden entfernt, indem das entstaubte Gas von 400°C auf 60°C gekühlt und nochmals
gereinigt werden.
Stufe 3: Umsatz des SO2 / Luft ? Gemisches am Kontakt
Das SO2 / Luft ? Gemisch setzt sich am Kontaktkessel exotherm zu SO3 um. Um das chemische Gleichgewicht auf die Seite der Produkte zu verschieben, setzt man ein
Schwefeldioxid/Sauerstoff-Gemisch im Verhältnis 1:2 (Luft/SO2 = 7:1), eine Temperatur von 400°C und Vanadium(V)-Oxid als Katalysator ein. Die Aufrechterhaltung der Temperatur durch Kühlung ist wichtig, da die Reaktion
exotherm ist und eine Temperaturerhöhung das chemische Gleichgewicht auf die Seite der Edukte verschiebt, eine sinkende Temperatur die Reaktions-Geschwindigkeit
senken würde. Bei neueren Reaktoren (Horden-Kontaktöfen) ist die Katalysator-Masse schichtweise übereinander auf Rosten (Horden) angeordnet. Neuere Anlagen besitzen 4 Kontakt-Schichten mit dazwischen geschalteten Kühlzonen. So erhält man Ausbeuten von bis zu 98%. Nach den ersten drei Horden werden die Reaktionsgase (nach dem
auswaschen des SO3-Gases mit konz. H2SO4) durch die vierte Katalysatorschicht gegeben (Doppelkontakt). Dadurch erhält man bis zu 99,5% Ausbeute an SO3 und leistet einen Beitrag zur Luft-Reinhaltung.
Haber-Bosch-Verfahren (Ammoniak)
Beim Haber-Bosch-Verfahren ist der Stahlreaktor mit Kohlenstofffreiem Weicheisen ausgekleidet, damit der Wasserstoff nicht mit dem Kohlenstoff im Reaktor-Stahl reagiert und der Reaktor undicht wird.
Als Katalysator dient ein Gemisch aus Eisen(II)- und Eisen(III)-Oxid, dem zur Aktivierung Kalium- und Calcium- und Aluminium(III)oxid zugesetzt werden. Der eigentliche Katalysator a-Eisen bildet sich durch Reduktion des Eisenoxids mit Wasserstoff bei 400°C. Aluminium(III)oxid stabilisiert die Oberflächestruktur und verhindert das Sintern des Eisens, Kaliumoxid erhöht selektiv die katalytische Aktivität.
Arbeitsdruck: 200 bar Der Geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist die Chemiesorption von Stickstoff
An der Eisenoberfläche. Dieses reagiert mit Wasserstoff zu Ammoniak und wird desorbiert.
Energieaufwand ohne Katalysator: 400 kJ/mol
Energieaufwand mit Katalysator: 100 kJ/mol
Der für die Synthese benötigte Wasserstoff und Sauerstoff kann aus flüssiger Luft rektifiziert werden.
Der Stickstoff kann zudem auch durch Umsetzung von Luft mit Koks erzeugt werden.
4N2 + O2 + 2C => 2CO + 4N2 ?H = -221 kJ/mol
Wasserstoff kann durch stark elektropositive Metalle in Wasser erzeugt werden.
2Na + H2O => 2NaOH + H2
C + H2O => CO + H2 Wasserdampfreduktion mit Koks
(Promotoren: Verstärker des Katalysators
a-Eisen: Strukturform von elementarem Eisen)
